Передача сигнала

Передача сигнала — это химический процесс преобразования сигнала, обнаруженного рецептором, в цепь внутриклеточных молекулярных событий, которые вызывают клеточный ответ.

Definition

Передача сигнала — это процесс, посредством которого активация рецептора передается через белки-трансдьюсеры и эффекторные белки — часто посредством конформационных изменений, гидролиза ГТФ и фосфорилирования белков — для генерации внутриклеточного ответа.

Scope

Эта тема охватывает архитектуру сигнальных путей, основные классы рецепторов, включая рецепторы, сопряженные с G-белками, и рецепторные тирозинкиназы, роль G-белков как молекулярных переключателей, каскады фосфорилирования, а также механизмы, которые завершают и сбрасывают сигнальную активность.

Core questions

• Как рецепторы, сопряженные с G-белками, передают сигнал через мембрану?
• Как G-белки действуют как молекулярные переключатели?
• Как рецепторные тирозинкиназы инициируют передачу сигнала?
• Что завершает сигнальный каскад?

Key theories

G-белки как молекулярные переключатели

Гилман и его коллеги установили, что ГТФ-связывающие белки переключаются между активным состоянием, связанным с ГТФ, и неактивным состоянием, связанным с ГДФ, передавая сигналы от рецепторов к эффекторам и отключаясь посредством внутреннего гидролиза ГТФ.

Mechanisms

Связывание лиганда изменяет конформацию рецептора; рецептор, сопряженный с G-белком, катализирует обмен ГДФ на ГТФ на G-белке, активированная субъединица которого регулирует эффекторные ферменты до тех пор, пока ГТФ не гидролизуется обратно в ГДФ. Рецепторные тирозинкиназы, напротив, димеризуются и аутофосфорилируются, создавая сайты связывания, которые собирают сигнальные комплексы и запускают каскады фосфорилирования. Каждый этап может усиливать сигнал, а гидролиз ГТФ, фосфатазы и десенсибилизация рецепторов возвращают систему в состояние покоя.

Clinical relevance

Передача сигнала иллюстрирует молекулярное переключение и распознавание, центральные для химической биологии, и обеспечивает концептуальную основу для разработки молекулярных зондов. Изложение является механистическим и не предписывающим.

History

Родбелл предложил логику рецептор-трансдьюсер-эффектор; Гилман идентифицировал и охарактеризовал G-белки; а более поздние работы, включая работы Лефковица по структуре и регуляции рецепторов, подробно описали, как эти рецепторы активируются и десенсибилизируются.

Key figures

• Alfred Gilman
• Martin Rodbell
• Robert Lefkowitz

Seminal works

• gilman1987
• nelson2021

Frequently asked questions

Что такое G-белок?

G-белок — это ГТФ-связывающий белок, который действует как молекулярный переключатель, активный при связывании с ГТФ и неактивный, когда он гидролизует ГТФ до ГДФ, передавая сигналы от рецепторов к нижестоящим эффекторам.

Чем рецепторные тирозинкиназы отличаются от рецепторов, сопряженных с G-белками?

Рецепторные тирозинкиназы обладают внутренней ферментативной активностью и передают сигнал путем димеризации и фосфорилирования тирозинов, тогда как рецепторы, сопряженные с G-белками, передают сигнал косвенно, активируя отдельные G-белки.